ENSEIGNER
samedi 23 septembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: 2nde- Exploration de l'espace, de l'atome aux galaxies
  -  _ (Anciens programmes)  -  Physique

Activité 3: Réalisation d'une maquette du système solaire dans le couloir du lycée

 

On souhaite réaliser une maquette du système solaire dans le couloir du lycée.
Chaque binôme travaille sur deux planètes données : il doit déterminer les positions des planètes et leurs tailles dans la maquette.
Pour l'échelle, on choisit d'utiliser la totalité du couloir pour y placer au moins Jupiter. On décide alors que la distance Jupiter-Soleil vaudra . . . . . . . . . . . . . pour la maquette.
1. En déduire l'échelle et l'indiquer à la façon des géographes : 1:…………
2. A cette échelle, quel doit être le diamètre d'un objet représentant le soleil dans la maquette ? Quel objet pourrait approximativement convenir ? On placera un tel objet à l'une des extrémités du couloir.
3. Calculer le diamètre de "vos planètes" et leurs distances au soleil dans la maquette.
4. Pour chacune de vos planètes, représenter la planète sur une feuille blanche (si ce n'est pas trop petit) et indiquer dans le coin en haut à gauche :

  • le diamètre réel et le diamètre à l'échelle (ou diamètre réduit) ;
  • la distance réelle au soleil et la distance à l'échelle (distance réduite).

On pourra aussi choisir, parmi tous les objets sphériques disponibles, celui qui convient le mieux pour représenter la planète et l'accrocher à un fil "invisible".
Placement des planètes : vous disposez soit du plan de l'étage du lycée (avec une échelle précisée) soit de décamètres.


5. Si vous pouvez placer "vos planètes" dans le lycée, faites-le le plus précisément possible.
Sinon, indiquer approximativement, à l'aide de plans ou de cartes, où vous devriez les placer.

Questions d'exploitation
6. a) A quelle distance de l'objet représentant le soleil devrait-on placer à cette échelle l'étoile la plus proche du soleil (Proxima du Centaure), située à 4,07.1013 km ?
b) Justifier à l'aide de la maquette, et éventuellement à l'aide d'un dictionnaire, l'affirmation suivante : "le système solaire a une structure lacunaire".
7. a) Le schéma du système solaire représenté dans le document annexe vous semble-t-il "à l'échelle", c’est-à-dire respectant une même échelle pour toutes les orbites tracées ? Même question pour le photo-montage à la fin du document annexe, au sujet des distances entre le soleil et les planètes.
b) Sur le photo-montage, l’échelle a-t-elle été respectée pour les tailles des planètes ?


But: Réalisation d'une maquette du système solaire dans le couloir du lycée

 Trouver une échelle de représentation à partir de certaines contraintes et utiliser cette échelle.
 Prendre conscience de la structure très lacunaire du système solaire.
Il ne faut pas négliger l’aspect « technique » de cette activité, qui peut motiver certains élèves. Les élèves vont effectivement, à eux tous, réaliser une maquette qui pourra être vue par les autres élèves du lycée.

Préparation: Réalisation d'une maquette du système solaire dans le couloir du lycée

Durée:1 heure 30 : séance en demi classe
Le professeur doit anticiper la taille de l'objet représentant le soleil en fonction de la distance choisie (selon les lieux) pour la distance Jupiter-Soleil. Par exemple, si on choisit 78 m pour la distance Jupiter-Soleil, il faut prévoir un ballon de handball pour le soleil…
Il faut essayer de trouver un plan du lycée, ou au moins d'une partie où existe un grand couloir ou une longue cour. Il faut également tenir à disposition des élèves un plan de la ville où figure le lycée et éventuellement une carte de France ou de la région. Prévoir également un décamètre ou un télémètre si le laboratoire en dispose.
Pour représenter les planètes, on peut proposer aux élèves une gamme importante d'objets sphériques, perles et balles de toute taille par exemple. Si on veut perfectionner l’aspect figuratif, on pourra chercher à donner aux objets choisis (peinture, papier…) un aspect qui rappelle la représentation des planètes dont on dispose par l’observation à travers des instruments d’optique ou sur des photos.
Pour adapter facilement les tailles des pièces de la maquette en fonction de l'échelle choisie, on peut également proposer aux élèves des ballons de baudruche qu'on gonfle à la taille voulue.
L'une des classes de seconde du lycée peut éventuellement laisser exposée sa maquette dans le lycée tout au long de l'année, soit en affichant une feuille par planète, soit en suspendant au plafond du couloir l'objet choisi à l'aide d'un fil de pêche, hors de portée.

Savoir: Réalisation d'une maquette du système solaire dans le couloir du lycée

Cette activité est inspirée d’une activité proposée dans les documents d’accompagnement des programmes de 5e et 4e (activité E16), elle-même inspirée des fiches pédagogiques du CLEA sur le site duquel on pourra trouver de nombreuses activités en rapport avec l’astronomie. Elle peut donc ne pas être parfaitement nouvelle pour certains élèves. Les connaissances scientifiques en jeu ne sont pas extrêmement complexes puisque l’activité a surtout pour objectif d’éveiller l’élève et de lui permettre d’accéder à une représentation « à l’échelle » des distances en jeu dans le système solaire et au-delà dans l’univers.
Le lien avec d’autres disciplines au sujet de l’utilisation d’échelle (géographie en particulier) doit évidemment être explicité.

Comportement des élèves: Réalisation d'une maquette du système solaire dans le couloir du lycée

Cette activité ne doit pas passer auprès des élèves pour une activité calculatoire au cours de laquelle on se perd dans toutes les valeurs numériques. Ce peut être un risque pour certains élèves et il faut alors les aider à bien distinguer :
 Les distances correspondant au système solaire et les distances dans la maquette (on pourra demander d’écrire toutes les distances « réelles » d’une couleur et toutes les distances de la maquette d’une autre couleur).
 La distance planète-soleil et le diamètre de la planète
 L’échelle de la maquette et les éventuelles échelles des plans utilisés (lycée, ville, pays) pour situer la représentation des planètes lointaines sur le plan.
Au-delà des questions de temps, c’est aussi pour cette raison que nous avons limité le travail de chaque binôme à deux planètes.

Corrigé: Réalisation d'une maquette du système solaire dans le couloir du lycée

On décide par exemple que la distance Jupiter-Soleil vaudra 78 m pour la maquette.
1. En déduire l'échelle et l'indiquer à la façon des géographes : 1:10 000 000 000. En français, dix milliardième. A titre de comparaison les cartes routières régionales classiques sont au deux cent millièmes.
Il faut diviser les distances par 1010 pour avoir les distances dans la maquette.
2. Diamètre d'un objet représentant le soleil dans la maquette : 0,14 m soit 14 cm. Un ballon de handball ou équivalent doit pouvoir convenir.
3.

4. cf tableau.
Questions d'exploitation
6. a) L'étoile la plus proche du soleil (Proxima du Centaure), située à 4,07.1013 km devrait être à cette échelle à 4,07 milliers de km.
b) Les planètes du système solaire occupent finalement extrêmement peu de volume. Il y a énormément de vide dans le système solaire…
7. a) Il n'y a pas une échelle respectée que le schéma pour toutes les orbites tracées. Pas non plus sur le photo-montage pour les distances entre le soleil et les planètes.

b) Sur le photo-montage, il semble qu'il y ait bien utilisation d'une échelle pour représenter les diamètres des planètes.